本文關(guān)鍵詞： 超聲振動(dòng) 砂帶磨削 磨削軌跡 磨削力 表面質(zhì)量　出處：《吉林大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：超聲振動(dòng)輔助砂帶磨削是一種新型加工技術(shù),與普通砂帶磨削相比,具有磨削力小、磨削熱少和加工表面質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn),具有寬廣的市場應(yīng)用前景。通過對該研究領(lǐng)域國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的總結(jié)分析,對徑向超聲振動(dòng)輔助砂帶磨削機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,確定了徑向超聲振動(dòng)輔助砂帶磨削的運(yùn)動(dòng)軌跡特征;建立了徑向超聲振動(dòng)輔助砂帶磨削的磨削力數(shù)學(xué)模型;分析了磨削力特性;并對砂帶單磨粒材料去除過程進(jìn)行了仿真分析;通過試驗(yàn)對試件加工表面質(zhì)量進(jìn)行了驗(yàn)證�；诶碚摻馕雠c有限元相互印證的方法設(shè)計(jì)超聲變幅桿。通過變幅桿的振幅放大試驗(yàn),表明:控制頻率與功率值可以實(shí)現(xiàn)對振幅的精確控制,發(fā)現(xiàn)在理論諧振頻率時(shí),輸出端振幅達(dá)到最大,遠(yuǎn)離理論諧振頻率時(shí),輸出振幅減小,并與功率成正比關(guān)系。超聲振動(dòng)輔助砂帶磨削的過程是多磨粒切削試件材料的過程。根據(jù)超聲振動(dòng)輔助下砂帶磨削的運(yùn)動(dòng)軌跡特征,推導(dǎo)出單磨粒運(yùn)動(dòng)軌跡方程,建立單磨粒運(yùn)動(dòng)軌跡仿真模型,分析結(jié)果表明:超聲振動(dòng)輔助砂帶磨削的單磨粒磨削路徑長度長于普通磨削,且磨削路徑為一條正弦曲線,周期振蕩次數(shù)與頻率成正比,與磨削速度成反比。研究構(gòu)建了普通砂帶磨削與超聲振動(dòng)輔助砂帶磨削下單磨粒的磨削力數(shù)學(xué)模型,設(shè)計(jì)了砂帶磨削力驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),研究表明:超聲振動(dòng)輔助砂帶磨削的磨削力要低于普通磨削,磨削力隨磨削深度、振動(dòng)振幅的增加而增大,隨主軸轉(zhuǎn)速的提升而降低�；谠嚰牟牧媳緲�(gòu)模型、斷裂準(zhǔn)則、接觸與摩擦理論建立單磨粒磨削的仿真模型,分析結(jié)果表明:超聲振動(dòng)輔助下的單磨粒磨削切向力、法向力要低于普通磨削,在不同磨削參數(shù)下,單磨粒磨削力的變化規(guī)律與磨削力數(shù)學(xué)模型的預(yù)測結(jié)果一致,磨削溫度隨磨削深度、磨削速度、振動(dòng)振幅的增加而增高,且超聲振動(dòng)作用下的磨削溫度降低。通過進(jìn)行超聲輔助砂帶磨削與普通磨削加工表面質(zhì)量的對比試驗(yàn)研究,發(fā)現(xiàn)超聲振動(dòng)作用下的加工表面質(zhì)量優(yōu)于普通磨削。普通磨削后的試件加工表面呈現(xiàn)出平行的劃擦條紋,條紋深度深淺不一,而超聲振動(dòng)輔助磨削后的試件加工表面呈現(xiàn)出緊密相鄰的鱗甲狀花紋,排列有序,且深度小于普通磨削的條紋深度;普通磨削下的試件加工表面粗糙度呈現(xiàn)梯度排列,有比較明顯的邊界線,且邊界線趨于平行,超聲振動(dòng)輔助磨削下的試件加工表面粗糙度分布無序,沒有明顯邊界情況,粗糙度值較低,高粗糙度數(shù)值分布范圍減小;試件加工表面粗糙度值隨著磨削深度的增加而增大,隨著主軸轉(zhuǎn)速、砂帶粒度、振動(dòng)振幅的增加而減小,但當(dāng)振動(dòng)振幅過大時(shí)會(huì)造成加工表面粗糙度值的增加。且超聲振動(dòng)輔助磨削下試件加工表面粗糙度值都明顯的小于普通磨削的磨削表面粗糙度值。
[Abstract]:Ultrasonic vibration assisted abrasive belt grinding is a new processing technology, which has the advantages of less grinding force, less grinding heat and high surface quality. It has broad market application prospect. Based on the summary and analysis of domestic and foreign literatures in this field, the mechanism of radial ultrasonic vibration assisted abrasive belt grinding is studied systematically. On the basis of experimental study, The moving track characteristics of radial ultrasonic vibration assisted abrasive belt grinding are determined, the grinding force mathematical model of radial ultrasonic vibration assisted abrasive belt grinding is established, the grinding force characteristic is analyzed, and the removal process of single abrasive material is simulated and analyzed. The machined surface quality of the specimen is verified by experiments. Based on the theoretical analysis and finite element method, the ultrasonic amplitude-varying rod is designed. The results show that the control frequency and power can control the amplitude accurately. It is found that the output amplitude reaches the maximum when the theoretical resonance frequency is at the output end, and the output amplitude decreases when the resonance frequency is far away from the theoretical resonance frequency. The process of ultrasonic vibration assisted abrasive belt grinding is the process of multi-abrasive material cutting. According to the characteristics of the motion track of belt grinding under ultrasonic vibration, the motion trajectory equation of single abrasive particle is derived. The simulation model of single abrasive motion trajectory is established. The results show that the length of grinding path of ultrasonic vibration assisted abrasive belt grinding is longer than that of ordinary grinding, and the grinding path is a sinusoidal curve, and the number of periodic oscillations is proportional to the frequency. In this paper, the grinding force mathematical model of ordinary belt grinding and ultrasonic vibration assisted belt grinding is established, and the grinding force verification experiment is designed. The results show that the grinding force of ultrasonic vibration assisted abrasive belt grinding is lower than that of ordinary grinding, and the grinding force increases with grinding depth and vibration amplitude, and decreases with the increase of spindle speed. The simulation model of single abrasive grinding is established by contact and friction theory. The results show that the tangential force and normal force of single abrasive grinding assisted by ultrasonic vibration are lower than those of common grinding, and under different grinding parameters, The variation rule of single abrasive grinding force is consistent with the prediction result of grinding force mathematical model. The grinding temperature increases with the increase of grinding depth, grinding speed and vibration amplitude. The grinding temperature is reduced under ultrasonic vibration. The surface quality of ultrasonic assisted abrasive belt grinding is compared with that of common grinding. It is found that the machined surface quality of ultrasonic vibration is better than that of common grinding. After ultrasonic vibration assisted grinding, the machined surface of the specimen is closely adjacent to the scale pattern, arranged in order, and the depth is less than the depth of the common grinding stripe, the surface roughness of the specimen after ordinary grinding shows a gradient arrangement. There is obvious boundary line, and the boundary line tends to be parallel, the roughness distribution of the specimen machined by ultrasonic vibration assisted grinding is disordered, there is no obvious boundary condition, the roughness value is lower, and the numerical distribution range of high roughness is reduced. The surface roughness increases with the increase of grinding depth, and decreases with the increase of spindle speed, belt size and vibration amplitude. However, when the vibration amplitude is too large, the machining surface roughness value will increase, and the surface roughness value of ultrasonic vibration assisted grinding is obviously lower than the grinding surface roughness value of common grinding.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG580.6;TG663

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本文編號(hào)：1519749